本教程的目的是演示如何使用OptiSystem組件庫(kù)設(shè)計(jì)8 DPSK脈沖發(fā)生器。 本教程包含了一些此處演示參考的項(xiàng)目文件。有關(guān)項(xiàng)目文件名稱，請(qǐng)參閱本教程的末尾。 建議您使用OptiSystem組件庫(kù)手冊(cè)閱以讀此處介紹的各個(gè)組件的技術(shù)說(shuō)明。
 

在創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目之前，需要使用OptiSystem定義全局參數(shù)。

 

圖1. DPSK發(fā)射器全局參數(shù)

 

創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目
 

設(shè)置全局參數(shù)后，我們可以開始添加組件來(lái)設(shè)計(jì)DPSK發(fā)射器。
 

下一步是設(shè)置參數(shù)并連接組件。 在這個(gè)設(shè)計(jì)中，對(duì)于DPSK序列發(fā)生器組件，我們將使用圖2中給出的參數(shù)。其他組件參數(shù)將使用其默認(rèn)值。

 

圖2. DPSK Sequence Generator組件參數(shù)

 

組件和觀察儀應(yīng)根據(jù)圖3進(jìn)行連接。

該布局相當(dāng)于DPSK脈沖發(fā)生器。 請(qǐng)參閱OptiSystem項(xiàng)目文件：

“DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd”

 

圖3. DPSK脈沖發(fā)生器

 

為了演示全局和DPSK參數(shù)如何影響仿真結(jié)果，我們可以運(yùn)行該仿真并分析觀察儀的結(jié)果。
 

運(yùn)行仿真
 

要運(yùn)行模擬，請(qǐng)執(zhí)行以下步驟。


 

查看模擬結(jié)果

 

運(yùn)行計(jì)算后，我們可以分析觀察儀的結(jié)果。 要顯示觀察儀的結(jié)果，請(qǐng)執(zhí)行以下操作。

 

您應(yīng)該看到星座圖分別顯示了X軸和Y軸上的同相和正交相位。 圖4給出了仿真結(jié)果。對(duì)于DPSK調(diào)制，這是一個(gè)眾所周知的結(jié)果，每個(gè)符號(hào)使用3位，無(wú)相移-8 DPSK。但是我們只是模擬64位，這不是所有的8 DPSK的組合。
 

 

圖4.8位DPSK調(diào)制星座圖（每碼元3比特）

 

對(duì)于DPSK，有5個(gè)可能的值：

 

對(duì)于I和Q信號(hào)（見圖5）

 

   

圖5.同相和正交相位多進(jìn)制信號(hào)

 

使用DPSK Sequence Decoder
 

我們已經(jīng)有I和Q多進(jìn)制信號(hào)，然而在使用正交調(diào)制器調(diào)制這些信號(hào)之前，我們可以測(cè)試這些信號(hào)是否可以被正確解碼成原始的二進(jìn)制序列。這可以使用不同的布局或重組前一個(gè)布局。
 

為了比較編碼/解碼之前和之后的二進(jìn)制信號(hào)，我們應(yīng)該使用諸如電脈沖生成器，如RZ脈沖生成器來(lái)調(diào)制原始二進(jìn)制序列和解碼序列。

 

圖6. 測(cè)試DPSK序列編碼與解碼

 

我們可以看到，兩個(gè)示波器的電信號(hào)是相同的，因?yàn)槲覀兙幋a，然后解碼的是相同的二進(jìn)制信號(hào)。如圖7所示。

 

圖7. 經(jīng)過(guò)DPSK編碼/解碼后的電信號(hào)

 

使用多閾值檢測(cè)器
 

下一步是使用多閾值檢測(cè)器檢測(cè)I和Q電信號(hào)。 通過(guò)使用閾值檢測(cè)器，我們可以恢復(fù)原始的DPSK序列，然后將序列解碼為原始的二進(jìn)制信號(hào)。 您可以使用圖3中的系統(tǒng)和圖6中的組件。但是，您將需要一個(gè)添加一個(gè)組件：

 

主要的挑戰(zhàn)是在閾值檢測(cè)器組件中設(shè)置閾值和輸出幅度值。

由于我們知道這是一個(gè)8 DPSK，輸出振幅應(yīng)該是
 

 

檢測(cè)器將要求閾值來(lái)評(píng)估輸入信號(hào)以確定等效輸出電平，假設(shè)輸入值與輸出值相同（圖8），我們將根據(jù)信號(hào)輸入設(shè)置閾值

 

或等效數(shù)值： - 0.85，-0.353，0.353和0.85。

這些值將用于輸入信號(hào)與閾值之間的比較：
 

表2：基于閾值振幅的輸入和輸出
 

此外，參數(shù)參考比特率應(yīng)與多級(jí)信號(hào)比特率一致，這是二進(jìn)制序列的原始比特率除以每個(gè)碼元的比特?cái)?shù)：全局比特率/ 3。圖8為兩個(gè)檢測(cè)器的參數(shù)。

 

圖8. M-ary Threshold Detector參數(shù)

 

 

 

圖9. DPSK脈沖生成器和檢測(cè)器

 

運(yùn)行仿真后，您將看到二進(jìn)制源和解碼器輸出上的示波器的結(jié)果相同（與圖7結(jié)果相似）。 如果您沒(méi)有合適的全局序列長(zhǎng)度值，例如512bits，則圖形將不同。

 

增加正交調(diào)制
 

我們已經(jīng)知道如何對(duì)DPSK信號(hào)進(jìn)行編碼和解碼; 現(xiàn)在我們可以使用正交調(diào)制來(lái)調(diào)制多進(jìn)制信號(hào)。

 

圖10. DPSK發(fā)射器
 

這是建立我們的DPSK發(fā)射器的最后一步，現(xiàn)在運(yùn)行仿真并觀察信號(hào)輸出的頻譜（圖11）。

圖11.DPSK發(fā)射器輸出
 

觀察到信號(hào)的中心頻率為調(diào)制頻率為550 MHz，模擬帶寬由全局參數(shù)采樣率（1.944 GHz / 2 = 972 MHz）的半值定義。 這意味著如果要增加模擬帶寬以適應(yīng)更高的調(diào)制頻率（> 900 MHz），則應(yīng)在全局參數(shù)窗口中更改每比特采樣數(shù)。

 

加正交解調(diào)
 

我們已經(jīng)知道如何編碼，解碼和調(diào)制DPSK信號(hào); 現(xiàn)在我們可以使用正交解調(diào)來(lái)解調(diào)DPSK信號(hào)。

 

圖12. DPSK發(fā)送與接收器
 

對(duì)于正交解調(diào)器，頻率參數(shù)因與發(fā)射器載波頻率一樣。為了正確地形成和縮放輸出信號(hào)，閾值頻率因此需要再次進(jìn)行調(diào)整。

正交解調(diào)器的輸出信號(hào)如圖13所示，信號(hào)與圖5中的信號(hào)基本相同，但是它們由正交解調(diào)器低通濾波器時(shí)會(huì)出現(xiàn)失真。 如果在發(fā)射器和接收機(jī)之間添加一個(gè)信道，信號(hào)可能會(huì)有附加的失真和噪聲。
 

 

圖13. 同相和正交相位多進(jìn)制解調(diào)信號(hào)

 

下一步是比較發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的二進(jìn)制信號(hào)。 如果系統(tǒng)參數(shù)正確，則應(yīng)該具有與圖7中相同的結(jié)果。

圖12所示的布局是一個(gè)完整的8 DPSK發(fā)射器和接收器項(xiàng)目。 您可以使用該項(xiàng)目作為其他類型調(diào)制的起點(diǎn)，如QAM和OQPSK。 有關(guān)軟件中可用的不同類型調(diào)制的說(shuō)明，請(qǐng)參閱OptiSystem組件庫(kù)文檔。

 

使用調(diào)制器庫(kù)以節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間
 

以前的發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)需要多個(gè)組件對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼，產(chǎn)生多進(jìn)制脈沖，并最終調(diào)制信號(hào)。現(xiàn)在您可以使用包括編碼器和脈沖發(fā)生器的脈沖發(fā)生器庫(kù)中的組件，或者使用包括脈沖生成器和正交調(diào)制器的調(diào)制器庫(kù)中的組件。

在先前的布局（圖12）中，刪除DPSK序列發(fā)生器，M元脈沖發(fā)生器和正交調(diào)制器以及連接到它們的觀察儀。

 

圖14. DPSK發(fā)射器（使用DPSK調(diào)制器）和接收器

 

正如你所看到的，通過(guò)使用DPSK調(diào)制器代替多個(gè)組件，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比圖12更快。另一方面，在設(shè)計(jì)數(shù)字調(diào)制發(fā)射器時(shí)，您無(wú)法訪問(wèn)所有的內(nèi)部信號(hào)，這有助于您進(jìn)行測(cè)試并理解設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)遇到的挑戰(zhàn)。

 

繪制多進(jìn)制信號(hào)眼圖
 

OptiSystem可以繪制和估計(jì)級(jí)兩（二進(jìn)制）信號(hào)的光學(xué)系統(tǒng)的BER。 當(dāng)使用多進(jìn)制信號(hào)時(shí)，您無(wú)法直接估計(jì)BER值，但您仍然可以繪制眼圖。

 

圖15. PRBS生成器來(lái)生成多進(jìn)制眼圖的參數(shù)
 

 

圖16. DPSK系統(tǒng)，包括生成眼圖的組件
 

在這個(gè)例子中，我們添加了眼圖工具來(lái)繪制正交調(diào)制器輸出上的多進(jìn)制同相信號(hào)。
 

 

主要參數(shù)是PRBS的比特率。 它應(yīng)該是二進(jìn)制比特率除以每個(gè)碼元的比特?cái)?shù)，例如，M位比特率。 這與閾值檢測(cè)器中使用的值相同。

 

圖17. 8DPSK系統(tǒng)在接收器上的眼圖